انواع تونل :
1- تونلهای معادن :
تونلهای معدنی برای دسترسی ، شناسایی و استخراج مواد معدنی احداث می شوند . حفر راهروهای سنگی و تونلها ، بخش مهمی از معدنکاری زیرزمینی را تشکیل می دهد گاهی تا 25 درصد از مجموع سنگ شکسته شده در یک معدن از حفر تونلها و راهروها بدست می آید . بعنوان مثال بهنگام استفاده از روش استخراج تخریب طبقات فرعی sub-level caving و روش استخراج اطاق و پایه Room & pillar مقدار نسبتاً زیادی سنگ شکسته شده در طول آماده سازی راهروها بدست می آید . و باز اگر به مقدار سنگ شکسته شده که جهت حمل و نقل ، تهویه و تونل های اکتشافی لازم است توجه شود بآسانی می توان دریافت که طراحی و حفر تونل های و راهروهای سنگی نقش عمده ای در اقتصاد معدن بازی می کنند .
افزایش مکانیزاسیون در معدنکاری ، تونلها و راهروههایی با مقاطع بزرگ را جهت و حمل و نقل ماشین آلات معدنی طلب می کند . استفاده از ماشین آلات مدرن موجب از بین رفتن کار طاقت فرسای روشهای سنتی و دستی شده و شرایط محیط کار را بهبود بخشیده است . در این موارد روشهای مدرن نسبتاً زیادی را می توان بکار گرفت ، اما تجارب کاری شخص مهدنکار که در کار با سنگ بدست آورده است ( نظیر استفاده از نقاط ضعف طبیعی سنگ در هنگام حفر ) فدای مدرنیزاسیون می گردد . با برقراری فاصله های زمانی جداگانه برای حفاری ، بارگیری و حمل و نقل ، باید تمام توجه خود را بر طراحی هر چه بهتر آرایش چالهای تونل متمرکز نمود . از آنجائیکه با دستگاه های جدید چالهای بزرگتری را می توان حفر کرد .
بدین طریق ، تعداد چالها کاهش می یابد از طرف دیگر در این صورت احتمالاً دقت دستگاه های پنوماتیکی دستی را نخواهیم داشت و چالهای بزرگتر موجب می شوند که صدمه بیشتری به سنگ های باقی مانده در دیواره های تونلها وارد شود . البته دقت لازم را می توان اخیراً با دستگاه های اتوماتیک که بازوهای آن تحت زوایای مختلف می توانند عمل کنند ، بدست آورد .
برای یک تونل قوسی با مقطع بزرگ احتیاج به روشی خاص و دقت بیشتری در اجرای مراحل آتشباری آن می باشد تا از سقوط سنگ سقف جلوگیری کرده و زمان پایداری آن را بیشتر می کند .
ضریب ایمنی تونلهای معدنی کمتر از تونلهای راه و راه آهن است زیرا عمر تونلهای معدن در مقایسه با سایر تونلها کمتر است . عمر مفید تونلهای معدنی تابع نوع استفاده از آن و هدف از حفر تونل می باشد . برخی از تونلهای معدنی مثل تونلهای شبکه بندی کارگاه استخراج کافی است عمری کمتر از یک ماه داشته باشند و بعضی دیگر مثل تونلهای باربری اصلی تا پایان عمر معدن باید دوام داشته باشند در حالی که تونلهای راه ، راه آهن ، مترو و نظایر آنها باید سالهای سال و برای چندین نسل باقی بمانند .
2- تونلهای خدماتی :
اغلب این گونه تونلها در داخل شهرها احداث و مورد استفاده قرار می گیرند ، مثل کانالهای عبور کابل برق ، تلفن ، ... ، لوله های فاضلاب ، گاز و غیره مهمترین ویژگی تونلهای فاضلاب پوشش داخلی آنهاست که باید در مقابل اسیدها و مواد خورنده فاضلاب و چربیها دوام داشته باشد .
3- تونلهای ارتباطی :
عبارتند از تونلهای راه آهن ، راه ، مترو ، پیاده روی و کشتیرانی ، تونلهای راه آهن جزو مهمترین تونلها بوده و به علت اعمال ضوابط مشکل آن ، غالباً ناچار به عبور از موانع متفاوتی هستیم مقطع عرضی آن عموماً نعل اسبی است .
4- فضاهای زیرزمینی :
الف) احداث تأسیسات زیرزمینی :
هم اکنون در کشور اسکاندیناوی بعلت وجود سنگهای سخت توجه خاصی به سازه های زیرزمینی مبذول شده است و در حال حاضر تأسیساتی از قبیل استخر شنا مجموعه های ورزشی ، گالریهای هنری ، لنگرگاههای زیرزمینی محل استقرار زیر دریائیهای اتمی و مخازن انبار نمودن گازهای طبیعی را به زیرزمین انتقال داده اند .
ب) احداث نیروگاه در زیرزمین :
از طریق کندن سنگها در مکانهای مناسب می توان در زیرزمین نیروگاه احداث کرد . هم اکنون بزرگترین نیروگاه زیرزمینی در لابرادور آمریکا با قدرت 5225 مگاوات در حال کار می باشد . سالن نیروگاه دارای طول 3/274 متر ، عرض 7/24 متر و ارتفاع 7/45 متر می باشد و در داخل سنگ گرانیت و گنیس ساخته شده است .
هر یک از چهار کشور نروژ ، سوئیس ، سوئد ، فرانسه بصورت آزمایشی یک نیروگاه اتمی خود را به زیرزمین انتقال داده اند .
به غیر از موارد فوق الذکر از تونلها و سازه های زیرزمینی استفاده های متعددی بعمل می آید از قبیل :
استفاده از تونل و سازه های زیرزمینی بعنوان پناهگاه در صورت بروز جنگ ، چنین مکانهایی دارای تسهیلاتی از قبیل مرکز تولید الکتریسیته ، توزیع آب ، بیمارستان ، انبار مواد غذایی و دارویی و غیره برای مدت محدود می باشد .
در رابطه با آلودگی محیط زیست در صورت بروز اتفاقات ناخواسته از قبیل حملات هوایی و زمین لرزه مخازن و انبارهای زیرزمینی نسبت به مخازن ذخیره بر روی سطح زمین از مزایای قابل ملاحظه برخوردار می باشند .
فصل دوم
شناخت زمین از دیدگاه تونل سازی :
جهت احداث تونل ، باید بررسی های زمین شناسی در مسیر تونل و همچنین مناطق اطراف ( متناسب با اهداف تونل ) انجام شده و به سوالات زیر پاسخ گفت :
1- شرایط و فرآیند بوجود آمدن سازنده ها
2- روند نیروهای تکتونیکی و اهمیت آنها از نظر مقداری
3- اهمیت و تراکم عوارض زمین ساختی ( گسلها ، ناپیوستگیها و ... )
4- کمیت مناطق ضعیف و زونهای خرد شده و مساله زا از دید افزایش نیروهای جانبی و بطور کلی بارگذاری .
5- وجود یا عدم آبهای معدنی اسیدی یا مضر
6- وجود یا عدم مناطق کارستی و حفره دار و نیز اثر آن ها بر عملیات اجرایی
7- وجود یا عدم سفره های آب تحت فشار
8- وجود یا عدم سنگهای فسادپذیر با درجه دگر سانی مختلف در طول اجرای عملیات
9- وجود یا عدم عوامل شیمیایی دارای اثر سوء بر روی بتن پوششی داخل .
مراحل تحقیق در طراحی یک تونل سنگی قبل از حفر آن :
1- برآوردهای مقدماتی :
در این بخش هدف از حفر تونل تعیین شده و مشخصات طرح جمع آوری می گردد ، خصوصیات تونلها بستگی به هدف استفاده از آنها دارد مثلاً تونل راه مشخصاتی مخصوص بخود داشته در حالی که تونل آب رسانی و با تونلهای ذخیره مواد باطله رادیو اکتیو دارای مشخصات خاص خود می باشد بنابراین تعیین هدف از حفرتونل و شک مورد لزوم جزو اولین اطلاعاتی است که برای طراح لازم است .
2- بررسیهای سطحی :
پس از این که منطقه وسیعی برای حفر تونل در نظر گرفته شد ، می بایست جهت تعیین بهترین نقطه شروع تونل به جمع آوری اطلاعات پرداخت در این قسمت ابتدا نقشه برداری سطحی می شود زیرا نقشه های توپوگرافی موجود عموماً در مقیاسهای مثل ( ) موجودند . که برای کارهای عملی ، بسیار کوچک می باشد لذا بایستی در منطقه ای وسیع نقشه برداری با اشل های بزرگتر ( مثلاً تا ) انجام داد . همزمان با این کار یکسرس گمانه های اکتشافی با فواصل زیاد و تعداد کم و بصورت پراکنده حفر خواهد شد تا علاوه بر مشخص شدن خصوصیات کلی لایه های زیرزمینی ، سطح آبهای زیرزمینی نیز تعیین شود . یکی از روشهایی که جهت تعیین خصوصیات لایه های زمین شناسی و همچنین تعیین سطح آبهای زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد ، روش اکتشافات ژئوفیزیکی است . با داشتن نقشه کلی زمین شناسی منطقه در قسمتهائی که از خصوصیات لایه موارد مبهمی وجود دارد از این روش استفاده و اطلاعات خود را تکمیل می نمائیم .
پس از حفر گمانه ها بر روی مغزه های بدست آمده از عملیات حفاری ، آزمایشات صحرائی و آزمایشگاهی انجام شده تا بعضی خصوصیات نظیر مقاومت فشاری تک محوری یا سه محوری ، مدول یانگ و ... تعیین گردد .
3- مطالعات امکان پذیری :
در این مرحله با استفاده از نتایج مرحله قبل می توان نقشه دقیق زمین شناسی منطقه را ترسیم نموده و از روی آن مقاطع لازم را در جهات مختلف رسم کرد . سپس با استفاده از این نقشه مبادرت به طبقه بندی مهندسی سنگ نمود تا به خصوصیات و رفتار مکانیکی آن واقف شویم با استفاده از طبقه بندی مهندسی سنگ ، نوع وساول نگهداری نیز تعیین می گردد .
با داشتن طرح نگهداری و تقسیم بندی مهندسی سنگ ، طرح مقدماتی مقطع تونل داده می شود ، همزمان با این کار مناطقی که احتمال خطر و ریزش دارد نیز تعیین می شود و همچنین روشهای ممکن در امر حفاری تونل نیز پیشنهاد می شود که مورد بررسی قرار گیرند با داشتن شکل مقطع تونل و روش حفاری و مناطق مشکل آفرین ، می توان بطور مقدماتی پایداری تونل را بررسی نمود و ار آن اطمینان حاصل کرد و بعلاوه مشخص نمود که در هر منطقه مشخص ، امکان پایداری تونل موجود می باشد یا خیر .
4- طراحی دقیق برای پایداری تونل :
پس از تعیین بهترین محل برای حفر تونل ، محل مورد نظر را از نزدیک بررسی می نمائیم ، این عمل ، برای تطبیق مطالعات و نتایج ضروری می باشد .
برای طراحی دقیق ، احتیاج به اطلاعات دقیق می باشد ، لذا در این قسمت به تکمیل اطلاعات پرداخته و همزمان پنج عمل انجام می شود .
الف : آزمایشهای آب زیرزمینی : شامل تعیین دقیق سطح آب ، نوع آب ، فشار و جریان و دبی آب ، تعیین ضریب نفوذ پذیری سنگها و خاکهای منطقه و مطالعه روی شیمی آب .
ب : حفاری اکتشافی دقیق : برای آگاهی دقیق از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگهای منطقه احتیاج به تعداد بسیار بیشتری گمانه های اکتشافی می باشد .
ج : حفر تونلهای اکتشافی نیز برای شناخت خصوصیات سنگها لازم است .
د : با در دست داشتن اطلاعات جدید از عملیات انجام شده ، نقشه دقیق زمین شناسی در مسیر حفر تونل مشخص می گردد که این نقشه مرجع هر کونه طراحی و مطالعات بعدی خواهد شد .
ه : لزوم اطلاع از تنشهای محلی نیز کاملاً روشن است زیرا برای تعیین فشارهای وارد بر تونل بایستی از فشار محلی زمین اطلاع کافی داشته باشیم تعیین این فشار کاری دقیق و پرهزینه است .
5- طراحی وسایل نکهداری :
با ذاشتن بهترین روش طراحی تونل و همچنین در دست داشتن تقسیم بندی مهندسی سنگ در طول مسیر تونل با روشهای مختلفی می توان وسایل نگهداری لازم را در امر پایدار سازی دائم تونل را پیشنهاد و طراحی نمود ، بدین ترتیب مراحل مختلف طراحی تونل به اتمام رسیده و عملیات اجرائی آغاز خواهد شد .
فصل سوم
حفر تونل در سنگ سخت :
برای حفر تونل در سنگهای سخت از روش چالزنی و آتشکاری با مواد منفجره استفاده می شود . عوامل موثر در این عملیات بشرح زیر هستند .
1- آرایش چالهای انفجار ( نقشه انفجار )
2- حفر جال
3- خرج گذاری
4- انفجار
1- آرایش چال ها :
الگوی مناسب چالهای انفجار ( آرایش چالها ) در حفاری سنگهای سخت معمولاً به ابعاد مقطع بستگی دارد ، چالها در مرکز مقطع بشکل گوه ای ( v ) یا موازی و در اطراف محیط تونل بطور موازی حفر می گردند . چاشنی های الکتریکی با تاخیر کم در هسته مرکزی و چاشنی های با تاخیر زیاد در اطراف محیط قرار می گیرند و بدین وسیله عمل تخریب به مقطع مورد نظر محدود می گیرد .
نقشه انفجار در تونلها بستگی به ابعاد تونل ، مقاومت سنگها ، ضخامت فشنگهای مواد منفجره ، قدرت مواد منفجره و عواملی نظیر آنها دارد .
آرایش چالها عملاً آنها را به چند گروه تقسیم می کند شکل ( 4-3 )
A- بخش مرکزی یا برش کگه مهمترین نقش را در عمل کرد سایر چالها و پیشروی تونل دارد .
B- بخش پیشروی که افقی هستند و سطح آزاد طرف راست یا چپ آنها قرار دارد .
C- بخش پیشروی که سطح آزاد در پائین چال قرار دارد .
D- بخش دیوار و سقف تونل
E- بخش کف تونل
نظر به اینکه دستگاه حفاری اجاره نمی دهد که چالهای کف ، کناری و سقف درست از منتهی الیه تونل شروع شود ، نقطه شروع حفر این چالها کمی از جدار تونل فاصله دارد و برای ذاینکه سطح تونل هر بار تنگتر نشود چالها را موازی محور تونل حفر نمی کنند بلکه راستای چال مختصری به طرف اطراف جدار منحرف می شود مقدار این انحراف تابه نوع دستگاه چال زنی و برابر 3 تا 12 سانتیمتر در هر نوبت چال زنی می باشد ،
زاویه ای را که بین راستای چال های کناری و محور تونل وجود دارد زاویه انحراف چال های کناری می نامیم و مقدار آن بطور متوسط 3 درجه می باشد . باید توجه داشت که در سینه کار تونل ها فقط یک سطح آزاد وجود دارد و آن هم سطح مقطع تونل می باشد . بدلیل وجود تنها سطح آزاد نباید انتظار راندمان مطلوب از کارکرد مواد منفجره داشت . لذا میزان پیشروی تونل بسیار کم خواهد بود اما در عمل برای ازدیاد پیشروی تونل و کارکرد مناسب و معقول مواد منفجره وضعیت قرار گرفتن چالها ، امتداد ، طول و نوبت انفجار آنها بنحوی است که انفجار هر گروه از چالها یا حتی انفجار یک چال موجب تشکیل سطح آزاد برای
چال یا چال های بعدی می شود .
شکل 4-3 بخش های مختلف مقطع تونل بر اساس حفاری وانفجار
اولین سطح آزاد می تواند یک یا دو چال خالی باشد . باین ترتیب فضای کوچک در مقطع تونل ایجاد می شود . می توان این فضای کوچک اولیه را با چال زنی و انفجار نیز بدست آورد . اولین سطح آزاد بوجود آمده بسیار کوچک است و نیاز به گسترش دارد بدین منظور چند چال در نزدیکی آنها حفر کرده و با استفاده از مواد منفجره و آتشکاری چالهای اخیر ، سطح آزاد را تا دیواره تونل گسترش می دهند . اولین سطح آزادی که بوجود می آید شروع حفر تونل و برش نامیده می شود . چالهای برش در بخش A نشان داده شده است و چال هائی که بخش 1 را بوجود می آورند چال برش نام دارند .
چال زنی و آتشکاری برشها باید با دقت بسیار صورت گیرد زیرا پیشروی تونل به مقدار زیادی در گرو صحت بوجود آمدن برش مرکزی است .
چال های برش به دو صورت حفر می شوند .
- برش موازی : که در آن چال های برش با یکدیگر و با محور تونل موازیند . برش موازی به پهنای تونل وابسته نیست . چال خالی معمولاً در برش موازی بکار می رود اما در برش زاویه ای هم گاهی اوقات حفر می شود .
- برش مایل : که در آن چال های برش با یکدیگر و با محور تونل موازی نیستند و تابع پهنای تونل می باشند .
هر یک از دو نوع برش ذکر شده مزایا و معایبی دارند که در جای خود ذکر خواهد شد .
2- حفر چاه :
حفر چال با روش چال زنی دورانی یا ضربه ای و با استفاده از نیروی محرکه هوای فشرده یا الکتریسته انجام می گیرد . مصرف انرژی در چال زنی های هیدرولیکی که با موتور برقی کار می کنند 1/3 مصرف انرژی در چال زنهای هوای فشرده است اما ایمنی چال زن هوای فشرده بیش از چال زنی برقی می باشد .
برای جلوگیری از ایجاد گرد و خاک می توان به کمک آب خرده ریزه های حفاری را در حین حفر چاه از آن خارج کرد.
برای حفر چال بسته به مساحت مقطع تونل می توان از پرفوراتور دستی ، پرفوراتور مجهز به پایه و یا جامبوهای چال زنی استفاده کرد . جامبوها قادرند تعدادی چال را همزمان حفر کنند ، لذا برای حفر چال در تونل های بزرگ مقطع مقرون به صرفه هستند .
صحت چال زنی نقش مهمی در بهبود کیفیت حفر تونل دارد دستگاه های چال زنی جدید بوسیله کامپیوتر کنترل و هدایت می شوند و این امر موجب حذف خطاهای انسانی در آرایش و حفظ امتداد چال ها می گردد . در چال زنی دستی صحت عمل بستگی به مهارت حفار دارد اما در چال زنی اتوماتیک طرح چال شامل آرایش ، طول ، شیب و جهت هر چال در برنامه نرم افزار محاسبه و توسط کنترل کامپیوتری به جامبوها ابلاغ می شود . حفر در صورت نیاز در عملیات دخالت می کند . در چال زنی اتوماتیک دستگاه حفر چال بکمک اشعه لیزر در وضعیت صحیح قرار می گیرد و چال ها در امتداد مورد نظر حفر می شوند ، لذا بدون ترس از کاهش پیشروی می توان تعداد چال ها را به حداقل رساند . در هنگام مکان یابی چال جدید ، بازوی چال زن از یک نقطه به نقطه دیگر درکوتاهترین مسیر حرکت می کند که این امر در کاهش زمان چال زنی موثر می باشد .
3- خرج گذاری :
عملیات خرج گذاری بمعنی قرار دادن مواد منفجره در داخل چالهای حفر شده می باشد این عملیات طی مراحل زیر انجام می گیرد :
اتصال چاشنی به اولین یا آخرین دینامیت ورودی به چال
فرار دادن دینامیت ها ( خرجها ) به داخل چال ، مقدار دینامیت مورد نیاز از 35/0 تا 2 کیلوگرم در هر متر مکعب سنگ شکسته شده با توجه به ابعاد مقطع و جنس سنگ تغییر می کند .
سمبه زدن به وسیله یک چوب باریک تر از قطر چال برای اطمینان از تراکم دینامیت ها و یا خرج گذاری با دستگاه های خرج گذار هوای فشرده .
بستن در چال با مخلوطی از گل رس مرطوب + ماسه که در داخل یک لفافه کاغذی پیچیده شده و کوبیدن و سمبه زدن به آن منظور حصول اطمینان از بسته شدن کامل دهانه چال .
4- عملیات انفجار :
انجار شامل اتصال سیمهای چاشنی بطور متوالی و اتصال دو سر سیم انتهایی به ماشین آتش کن می باشد . البته قبل از عمل انفجار مقدار مقاومت اتصالات سیمها باید بوسیله اهم متر اندازه گیری شود و چنانچه مقاومت خوانده شده از مقدار مقاومت محاسبه گردیده خیلی بیشتر یا خیلی کمتر باشد و یا احیاناً مقدار مقاومت برابر بینهایت نشان داده شود باید کلیه سیمهای رابط مجدداً بازدید گردند ، چون احتمال پارگی سیمها وجود دارد سپس با رعایت کلیه نکات ایمنی عمل انفجار توسط آتشکار صورت گیرد .
لازم به ذکر است که معمولاً بعد از انفجار ورود بلافاصله بداخل تونل بعلت گازها و گردو غبار ناشی از انفجار جایز نیست و باید حداقل 10 الی 30 دقیقه درنگ شود . قبل از شروع عملیات مرحله بعد از کنترل ته چالهای مانده بوسیله آتشکار از ضروریات و در زمره نکات ایمنی می باشد .
چاشنی های الکتریکی مورد استفاده دارای تاخیرهای میلی ثانیه هستند . استفاده از چاشنی تاخیری به منظور خرد نمودن سنگهای سینه کار از نقطه نظر سهولت حمل و نقل در تونل می باشد .
برش های موازی را می توان با چاشنی های تاخیری یا کم تاخیری به انجام رساند چون که چال های انفجاری خیلی به هم نزدیکند ممکن است انفجار یک چال موجب پرت شدن خرج چال نزدیک بشود بدین لحاظ استفاده از چاشنی کم تاخیری بهتر است . بطور کلی بهتر است چاشنی ها را در دهانه چال کار گذاشت زیرا در این صورت احتمال پاک بودن فضای بوجود آمده از انفجار بیش از حالتی است که چاشنی ها در ته چال کار گذاشته شوند اما از سوی دیگر احتمال قطع آتش در چالهایی است که در اولین بار منفجره نمی شوند لذا چاشنی های فوری را در دهانه چال و سایر چاشنی ها را در ته چال کار می گذارند .
میزان پیشروی ، تعداد چال مورد نیاز برای حفر یک تونل ، کیفیت سنگ ، کیفیت ماده منفجره ، خرج گذاری ، انفجار و مساحت مقطع تونل به هم مربوط هستند در محاسبات مربوط به طراحی تونل این عوامل مورد بحث قرار می گیرند و در اینجا ذکر کلیاتی از آنها ضروری است .
فصل چهارم
حفر تونل با برش موازی :
برشهای موازی اغلب برای تونل های کوچک مقطع بکار می روند ما می توان از آن برای حفر تونل های بزرگ مقطع نیز استفاده کرد . در برش موازی یک یا چند چال خالی بطور افقی و با قطر زیاد ( معمولاً 65 تا 175 میلیمتر ) موازی یکدیگر و عمود بر سینه کار حفر کرده و در اطراف آنها و بفاصله 10 تا 20 میلی ثانیه آتش می شوند و هر کدام پس از انفجار تدریجاً فضایی بزرگتر بوجود می آورند . چون که نوبت انفجار چال ها از محل برش به اطراف می باشد سطح آزاد بوجود آمده تدریجاً بزرگ شده تا اینکه همه چالهای مقطع تونل منفجر شوند .
برشهای موازی با اشکال مختلفی تحت نام های متفاوت صورت می گیرند . انواع برشهای موازی دارای ویژگی های مشترکی بشرح زیر هستند .
- چالها با هم موازیند ، افقی هستند و عمود بر سینه کار می باشند .
- چالها به نوبت منفجر می شوند .
- برخی از چالها خرج گذاری نمی شوند .
انواع برش های موازی :
برشهای موازی به اشکال متفاوت دیده می شوند و گرچه اختلاف مختصری بین آنها وجود دارد اما نتیجه عمل آنها می توانند کاملاً با یکدیگر متفاوت باشند . برای حصول بهترین نتیجه شایسته است که هنگام کار با برش های موازی نکات زیر دقیقاً رعایت شود .
- آرایش ، امتداد و خرج گذاری ، چالها مطابق آنچه که مقرر است اجرا گردد .
- هر کونه تعدیل نظر ازدیاد فاصله چالها و ازدیاد میزان خرج پیشروی را کم می کند .
- آتش کردن چالهای هر برش مطابق طرح مربوطه صورت می گیرد .
- چاشنیهای فوری در دهانه چال و سایر چاشنیها در ته چال بکار گذاشته شوند .
- در 6 یا 8 چال نزدیک به چال خالی نبایستی خرج فشرده در ته چال بکار برد .
انواع برشهای موازی بر حسب آرایش و ابعاد چالها به شرح زیر معرفی می شوند :
1- برش شماره 1 ( برش دواسپیرال ) :
آرایش چالها در این نوع برش مطابق شکل (4-16) می باشد . بیشترین با این نوع برش مقدور است . چال های انفجاری بیک فاصله از چال خالی قرار ندارند و نوبت انفجار چالها روی شکل نوشته شده است و ملاحظه می گردد که چالهای روبرو را پشت سر هم آتش می کنند و این امر در تمیز نکهداشتن حفره های بوجود آمده موثر است .
2- برش شماره 2 ( Taby cut ) :
این برش حالتی از برش شماره 1 می باشد . میزان پیشروی آن کمتر از برش شماره 1 است
شکل 4-16 اجزاء برش دو اسپیرال ( برش شماره 1 )
اما نظر به این که حفر چالها در ستون های قائم و زیر هم انجام می گردد چال زنی و مکانیزاسیون حفر چال راحت تر است .
3- برش شماره 3 ( سه مقطعی و چهار مقطعی ) :
این برش ها بسیار زیاد استعمال می شوند پیشروی آنها بیش از برش شماره 2 می باشد در برش سه مقطعی قطر چال خالی 75 تا 110 میلیمتر است و حفر چالها با پرفوراتور دستی انجام پذیرد است و تعداد چالهای آن در مقایسه با برش شماره 2 و برش چهار مقطعی کمتر می باشد . برش چهار مقطعی امروزه بعلت پیشروی زیاد مورد استعمال فراوان پیدا کرده است . جزئیات محاسبه مربوط به برش چهار مقطعی در بخش طراحی برش موازی آورده شده است .
4- برش شماره 4 (Fagersta cut ) :
چالها این برش با پرفوراتور دستی حفر می شوند . این برش در واقع ما بین برشهای چهار مقطعی و شماره 1 می باشد . از مزایای این برش این است که تونلهای کوچک مقطع بدلیل سبکی لوازم چال زنی کاربرد دارد .
5- برش شماره 5 (coromant cut ) :
در واقع شبیه برش شماره 1 یا برش دواسپیرال است . دو چال خالی بقطر 57 میلیمتر چنان حفر می شوند که شکل عدد 8 را بسازند .
برای حفر چالهای این برش می توان از قالبهای مخصوص کمک گرفت . برای حفر چال های دوقلو ابتداء یک چال به قطر 57 میلیمتر حفر کرده و میله ای شیاردار در چال می گذارند سپس اقدام به حفر چال بعدی می شود .
6- برش شماره 6 ( برش کانادائی ) :
این برش به اشکال مختلف دیده می شود . در متداولترین آنها قطر چال خالی و چال انفجاری برابر می باشد . این گونه چالزنی نیاز به تعویض سر مته با دستگاه چال زنی ندارد و این امر از مزایای برش می باشد بهتر است در برش نوع a چالهای 1تا 5 و برش نوع d چالهای 1 و 2 و 3 با وزن مخصوص کم خرج گذاری شوند . میزان خرج در این چالها 65/0 تا 7/0 کیلوگرم در متر است . در سایر چالها خرج گذاری کامل صورت پذیرد .
7- برش شماره 7 ( crater cut ) :
این نوع برش بر اساس انفجار یک چال و ایجاد حفره بنا شده است . تغییرات ابعاد چال خطی است بدین معنی که اگر قطر ، عمق و طول خرج چال دو برابر شود حفره ای با عمق دو برابر به وجود می آید . بجای ازدیاد قطر چال می توان تعداد چال ها را زیاد کرد .
8- برش شماره 8 ( Benching cut ) :
در معادن زغال سنگ یا هر جایی که وسائل نکهداری ضمن حفر تونل بکار می رود برای جلوگیری از تخریب آنها به نحوی آتش کاری می کنند که پرتاب سنگ بطرف کف تونل صورت می گیرد .
9- تونل کنی بدون برش :
در این انفجار های کم تاخیری و آرایش منظم چالها اقدام به حفر تونل می شود . همه چالها موازیند و برسینه کار عمود می باشند . چالها با آرایش مربع حفر می شوند .
انتهای چالها باید در یک صفحه قرار گیرند لذا اگر سطح سینه کار صاف باشد طول چاها مساوی خواهند بود . کوتاهترین چال نقش مهمی در مقدار پیشروی دارد و اگر چالها کوتاه و بلند حفر شوند سینه کار پس از انفجار ناصاف خواهد بود .
انفجار اولین چال تولید تعدادی ترک و شکاف در اطراف چال می کند که محیط های جدید با امپدانس های متفاوت برای چال بعدی فراهم می شود و انفجار چال بعدی و انعکاس امواج حاصل از آن در این محیط موجب خرد شدن سنگ می گردد .
مزایا :
- پیش روی خوب است .
- خرد کردن رضایت بخش و خوب است .
- راندمان چال نزدیک به صد در صد است .
معایب :
تنها عیب این روش پراکندگی سنگهای حاصل از انفجار است که بفاصله دوری پرت می شوند .
پراکندگی سنگ در وضعیتهای زیر ایجاد مشکل می کند :
1- به وسائل نکهداری لطمه می زند .
2- بارگیری با لودر مشگل می شود .
و در جائی که اشکالات فوق وجود ندارد یعنی وسائل نگهداری بعلت استحکام سنگ بکار نمی روند و بارگیری با اسکریپر انجام می گیرد که پرتاب سنگ مشکلی ایجاد نمی کند . مقدار پراکندگی سنگ تابع زمان تاخیر انفجار چالها و مقدار پیشروی است .
فصل پنجم
حفر تونل با برش غیرموازی ( برش زاویه ای ) :
در برش غیر موازی حفره ای که در ابتدای انفجار و مرکز تونل بوجود می آید شکل مخروط را دارد و نتیجه انفجار چال هایی است که افقی اند ، با امتداد تونل موازی نیستند و بر سینه کار تونل عمود نمی باشند . این چالها را طوری حفر می کنند که انتهای آنها بهم نزدیک شود .
بتدریج که از مرکز تونل دور شده و به پیرامون تونل نزدیک می شویم چال ها تغییر جهت می دهند تا بر سینه کار عمود شوند . چال های پیرامون تونل شامل چال های کف ، دیواره و سقف باید با مقداری انحراف بسمت بیرون تونل حفر گردند شکل ( 4-58 ) و ( 4-2 ) .
برش زاویه ای را در جائی بکار می برند که سطح مقطع تونل زیاد باشد ، زیرا حفر چال در امتدادی غیر موازی با محور تونل مستلزم وجود فضای کافی برای استقرار دستگاه چال زنی می باشد .
انواع برش های زاویه ای :
برش های زاویه ای ( غیر موازی ) را بر حسب وضعیت چال ها به صورت زیر تقسیم بندی می کنند .
1- برش گوه ای v :
در این نوع برش چال ها افقی و مایل با محور تونل حفر می شوند و نتیجه انفجار آنها بوجود آمدن فضائی خالی بشکل گوه باشد شکل ( 4-50 ) .
برش گوه ای برای سنگهای متورق و شکاف دار مناسب است . دقت در محل حفر چال و حفظ امتداد چال برای بهبود عمل کرد برش لازم است . افزودن قطر چال از میزان انحراف می کاهد. چال های برش بایدبه ترتیب آتش شوند که نقش سطح آزاد در حفر تونل را بخوبی ایفا نمایند ، چال های هر گوه یا ( v ) با هم آتش می شوند و فاصله زمانی تاخیر بین گوه ها اگر خیلی کم باشد فرصت کافی برای جابه جا شدن سنگ حاصل از انفجار وجود ندارد و در نتیجه پیشروی کم می شود شکل ( 4-51 ) .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 21 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله حفر تونل
